In this study, a cycling smart wear for measuring cycling posture and motion was developed using a three-dimensional motion analysis camera and an IMU inertial sensor. Results were compared according to parts to derive the optimal smart device attachment location, enabling correct posture measurement and cycle motion analysis to design a pattern. Conclusions were as follows: 1) 'S-T8' > 'S-T10' > 'S-L4' was the most significant area for each lumbar spine using a 3D motion analysis system with representative posture change (90°, 60°, 30°) to derive incisions and size specifications; 2) the part with the smallest relative angle change among significant section reference points during pattern design was applied as a reference point for attaching a cycling smart device to secure detachable safety of the device. Optimal locations for attaching the cycling device were the "S-L4" hip bone (Sacrum) and lumbar spine No. 4 (Lumbar 4th); 3) the most suitable sensor attachment location for monitoring knee induction-abduction was the anatomical location of the rectus femoris; 4) a cycling smart wear pattern was developed without incision in the part where the sensor and electrode passed. The wearing was confirmed with 3D CLO. This study aims to provide basic research on exercise analysis smart wear, to expand the smart cycling area that could only be realized with smart devices and smart watches attached to current cycles, and to provide an opportunity to commercialize it as cycling smart wear.
The purpose of this study is to generate cycling motion for FES (functional electrical stimulation) using knee muscles only. We investigated the possibility by simulation. The musculoskeletal model used in this simulation was simplified as 5-rigid links and 2 muscles (knee extensor and flexor). For the improvement of the present feedforward control in FES, we included feedback path in the control system. The control system was developed based on the biological neuronal system and was represented by three sub-systems. The first is a higher neuronal system that generates the motion command for each joint. The second is the lower neuronal system that divides the motion command to each muscle. And the third is a sensory feedback system corresponding to the somatic sensory system. Control system parameters were adjusted by a genetic algorithm (GA) based on the natural selection theory. GA searched the better parameters in terms of the cost function where the energy consumption, muscle force smoothness, and the cycling speed of each parameter set (individual) are evaluated. As a result, cycling was implemented using knee muscles only. The proposed control system based on the nervous system model worked well even with disturbances.
현대인들의 건강 및 환경에 대한 관심 증대로 레저, 스포츠, 교통수단으로 사이클링을 즐기는 인구가 꾸준히 증가하고 있다. 그러나 관련법규와 안전에 대한 인식 미비로 자전거 사고도 함께 늘어나고 있다. 특히 저녁시간에 도로를 달리는 자전거는 훨씬 그 위험성이 크다. 본 연구에서는 이러한 문제에 착안하여 사이클링 시에 사고의 위험을 줄이기 위한 스마트 LED 사이클링 헬멧을 제작한다. 외부에 자전거의 움직임에 대한 정보를 제공하기 위해 자전거 헬멧에 LED를 부착하고 아두이노 보드로 제어를 한다. 자전거의 움직임 정보는 스마트폰앱과 블루투스 무선 통신을 통해 스마트폰의 센서 정보를 활용하여 표시한다.
The purpose of this study is to seek the change of body surface according to cycling motions and to give suggestions to the pattern and spare space between body and wear in each bodily parts to be heavily considered for making the bicycle wear. The cycling motions were analyzed by taking the sequential pictures of cycling covering motion by a digital camera. The experiments with gypsum were toward a woman in her twenties. We draw the line standard of the body's surface, separated their gypsum-replicated fragments of body's surface following the analyses of the change in their lengths. As the motions were made, we decided the degree of the changed length as spare space when compared the erected posture with the cycling posture, presenting the pattern of the cycling wear with the preparation of wears for testing. After that, the essential experiments were conducted toward three cycle players wore our experimental wears. Regards their evaluated appearance, evaluations over three points were obtained from all parameters except the width of front armhole. Accordingly, our experimental wears were remarkably understood as a relatively proper wear as bicycle wear.
최근에 무선 센서 네트워크는 여러 분야에서 다양하게 활용되고 있으며 간단한 환경 모니터링 시스템에서부터 기계, 구조물, 교량, 비행기와 같은 모션 모니터링과 군사, 텔레매틱스와 같은 정보량이 많고 복잡한 시스템에 적용이 시도되고 있다. 따라서 간단한 역할만 수행하면서 저 전력으로 오랜 시간 동안 운용을 목표로 해온 무선 센서 네트워크는 어려운 작업을 수행하도록 요구되고 있다. 일반적으로 무선 센서 네트워크의 MAC 프로토콜들은 주기적으로 sleep / wake를 반복하여 필요한 에너지 소비를 줄이며 이를 Duty Cycling이라고 한다. 하지만 이러한 Duty Cycling은 sleep 구간 동안에 전송할 수 없어서 홉(Hop)이 늘어날수록 전송지연이 증가하는 단점이 있다. 이러한 전송지연은 비행기 날개, 군사, 텔레매틱스 등의 복잡한 시스템이나 교통사고위험 감지 경고 시스템과 같이 빠른 데이터 처리가 필요한 시스템에서 큰 문제점이 될 수 있다. 본 논문에서는 수신 구간을 분산 배치 알고리즘(Distributed Duty Cycling, DDC)을 통하여 무선 센서 네트워크 MAC(Media Access Control) 프로토콜에서 발생하는 전송지연을 크게 줄이는 기법을 제안한다. 제안한 알고리즘은 CC2420DBK를 이용한 필드 테스트를 통해서 검증되었으며 실험 결과를 통해서 DDC 알고리즘을 통해서 전송지연을 크게 줄이고 에너지 소비 또한 감소한다는 것을 확인 할 수 있다.
International Journal of Advanced Culture Technology
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제7권1호
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pp.231-236
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2019
Background/Objectives: This paper proposes a dual mode feedback-controlled cycling system for children with spastic cerebral palsy to rehabilitate upper extremities. Repetitive upper limb exercise in this therapy aims to both reduce and analyze the abnormal torque patterns of arm movements in three- dimensional space. Methods/Statistical analysis: We designed an exercycle robot which consists of a BLDC motor, a torque sensor, a bevel gear and bearings. Mechanical structures are customized for children of age between 7~13 years old and induces reaching and pulling task in a symmetric circulation. The shafts and external frames were designed and printed using 3D printer. While the child performs active/passive exercise, angular position, angular velocity, and relative torque of the pedal shaft are measured and displayed in real time. Findings: Experiment was designed to observe the features of a cerebral palsy child's exercise. Two children with bilateral spastic cerebral palsy participated in the experiment and conducted an active exercise at normal speed for 3 sets, 15 seconds for each. As the pedal reached 90 degrees and 270 degrees, the subject showed minimum torque, in which the child showed difficulty in the pulling task of the cycle. The passive exercise assisted the child to maintain a relatively constant torque while visually observing the movement patterns. Using two types of exercise enabled the child to overcome the abnormal torque measured in the active data by performing the passive exercise. Thus, this system has advantage not only in allowing the child to perform the difficult task, which may contribute in improving the muscle strength and endurance and reducing the spasticity but also provide customizable system according to the child's motion characteristic. Improvements/Applications: Further study is needed to observe how passive exercise influences the movement characteristics of an active motion and how customized experiment settings can optimize the effect of pediatric rehabilitation for spastic cerebral palsy.
본 논문에서는 가상현실상의 내리막이나 오르막 상황, 경사도 또는 노면 상태를 그대로 인식할 수 있는 사이클 시뮬레이터를 개발하였다. 개발된 시뮬레이터는 전방에 설치되어 있는 LCD 모니터를 통해 디스플레이 되는 다양한 가상 운동경로의 상황에 맞추어 종전 운동용 사이클의 단조롭고 지루한 단점을 개선하였다. 또한 적절한 운동량과 재미요소를 추가하여 현실감과 게임의 재미를 느낄 수 있는 4D 사이클링 콘텐츠를 개발하였으며, 흥미 유발형 운동기기에 대한 사용자 편의성을 위한 기초 신체 능력에 대한 분석 및 평가 하였다.
Kim, Ye Jin;Jeon, Hye-seon;Park, Joo-hee;Moon, Gyeong-Ah;Wang, Yixin
한국전문물리치료학회지
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제29권4호
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pp.262-268
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2022
Background: Virtual reality (VR) programs based on motion capture camera are the most convenient and cost-effective approaches for remote rehabilitation. Assessment of physical function is critical for providing optimal VR rehabilitation training; however, direct muscle strength measurement using camera-based kinematic data is impracticable. Therefore, it is necessary to develop a method to indirectly estimate the muscle strength of users from the value obtained using a motion capture camera. Objects: The purpose of this study was to determine whether the pedaling speed converted using the VR engine from the captured foot position data in the VR environment can be used as an indirect way to evaluate knee muscle strength, and to investigate the validity and reliability of a camera-based VR program. Methods: Thirty healthy adults were included in this study. Each subject performed a 15-second maximum pedaling test in the VR and built-in speedometer modes. In the VR speedometer mode, a motion capture camera was used to detect the position of the ankle joints and automatically calculate the pedaling speed. An isokinetic dynamometer was used to assess the isometric and isokinetic peak torques of knee flexion and extension. Results: The pedaling speeds in VR and built-in speedometer modes revealed a significantly high positive correlation (r = 0.922). In addition, the intra-rater reliability of the pedaling speed in the VR speedometer mode was good (ICC [intraclass correlation coefficient] = 0.685). The results of the Pearson correlation analysis revealed a significant moderate positive correlation between the pedaling speed of the VR speedometer and the peak torque of knee isokinetic flexion (r = 0.639) and extension (r = 0.598). Conclusion: This study suggests the potential benefits of measuring the maximum pedaling speed using 3D depth camera in a VR environment as an indirect assessment of muscle strength. However, technological improvements must be followed to obtain more accurate estimation of muscle strength from the VR cycling test.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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